FACULDADE PITÁGORAS DE LINHARES 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
LUCAS MORAES 
EDMAR DEMORE 
SHIRLEY DAMACENO 
THIAGO TOSCAN...
LUCAS MORAES 
EDMAR DEMORE 
SHIRLEY DAMACENO 
TIAGO TOSCANO 
JAIR JOSÉ RIZZI 
IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO DE HÉLICE DE TRÊS PÁ...
1 – INTRODUÇÃO 
1.1 - CONTEXTUALIZAÇÃO 
Este trabalho está fundamentado no estudo, análise, avaliação e descrição da modif...
1.4 - HIPÓTESE 
Se houver uma modificação no modelo de hélice utilizado no processo de geração de energia atual, onde o eq...
2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
2.1 – ENERGIA EÓLICA 
A energia eólica é uma energia que provém dos ventos. A nomenclatura eóli...
O vento gira as pás de uma turbina de vento. Este dispositivo é chamado de turbina de vento. As pás da turbina são atadas ...
é a mesma que os antigos se apropriaram. Contudo, essa tecnologia poderá ser implantada pelas Turbovelas, ou a Voluta Vert...
Segundo CERVO BERVIAN,(2006, página 28) “[...] O método científico quer descobrir a realidade dos fatos, e estes, ao serem...
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Etapas do Trabalho 
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Implementação de Projeto de Pesquisa sobre Energia Eólica

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Trabalho apresentado na Faculdade Pitágoras em Linhares/ES - 2010

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Implementação de Projeto de Pesquisa sobre Energia Eólica

  1. 1. FACULDADE PITÁGORAS DE LINHARES CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA LUCAS MORAES EDMAR DEMORE SHIRLEY DAMACENO THIAGO TOSCANO JAIR JOSÉ RIZZI IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO DE HÉLICE DE TRÊS PÁS POSICIONADAS VERTICALMENTE UTILIZADA NA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA NA REGIÃO DE REGÊNCIA, LINHARES, ES. LINHARES 2010
  2. 2. LUCAS MORAES EDMAR DEMORE SHIRLEY DAMACENO TIAGO TOSCANO JAIR JOSÉ RIZZI IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO DE HÉLICE DE TRÊS PÁS POSICIONADAS VERTICALMENTE UTILIZADA NA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA NA REGIÃO DE REGÊNCIA, LINHARES, ES. LINHARES 2010 Projeto de Pesquisa apresentado à Faculdade Pitágoras – Campus Linhares, como requisito parcial para aprovação na disciplina Metodologia e Introdução à Prática de Pesquisa (1º período) do curso de Engenharia de Mecânica. Professor: Msc. Vasconcelos Zuqui.
  3. 3. 1 – INTRODUÇÃO 1.1 - CONTEXTUALIZAÇÃO Este trabalho está fundamentado no estudo, análise, avaliação e descrição da modificação de um modelo de pás para hélice, utilizada para captação de vento na geração de energia limpa. A energia eólica surgiu com o avanço da agricultura, onde o homem necessitava cada vez mais de ferramentas para auxílio nas etapas das atividades do dia a dia. A partir disso foi desenvolvido, de uma forma primitiva, o moinho de vento que substituiria o esforço utilizado da mão de obra. Acredita-se que com o avanço da rede elétrica, no final do século XIX em 1888, teve-se o início da adaptação dos cata ventos para geração de energia, Bruch F. Charles desenvolveu o primeiro cata vento, na cidade de Cleveland, Ohio, para geração de energia. 1.2 - JUSTIFICATIVA Com o grande aumento da poluição, desmatamento, queimadas, entre outras, o mundo está sofrendo alterações climáticas jamais vistas anteriormente. Nesse cenário, as mudanças climáticas alteram de forma significante a geração de energia eólica, no qual consiste da utilização do vento como fator principal do processo. Denomina-se energia eólica a energia cinética contida nas massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, para a geração de eletricidade, ou cataventos (e moinhos), para trabalhos mecânicos como bombeamento d’água Mediante a descrição e apresentação dessa nova tecnologia na área da Engenharia Mecânica, nasce a necessidade por meio desta pesquisa de descrever e avaliar a implementação de um novo modelo de hélice para geração de energia limpa. 1.3 - PROBLEMATIZAÇÃO Como melhorar a captação de vento, quando ocorrer mudanças climáticas e com isso o direcionamento do vento na região de Regência, Linhares, ES.
  4. 4. 1.4 - HIPÓTESE Se houver uma modificação no modelo de hélice utilizado no processo de geração de energia atual, onde o equipamento para captação de vento possui três pás retas sem grau posicionado horizontalmente para um novo modelo no qual se utiliza de três pás côncavas posicionadas verticalmente, que captam maior volume de ar e opera em qualquer direção que o vento esteja, ou seja, nas direções norte, sul, leste e oeste. Então com as mudanças climáticas bruscas, não correria o risco de captação de vento e consequentemente evitando a falta de energia na região de Regência, Linhares, ES. 1.5 - VARIÁVEIS Energia Eólica; Melhorias de Projeto; 1.6 - OBJETIVO 1.6.1 – OBJETIVO GERAL Avaliar a utilização de uma hélice de três pás côncavas posicionadas verticalmente na geração de energia eólica 1.6.2 – OBJETIVO ESPECÍFICO  Descrever o funcionamento do processo de geração de energia limpa existente.  Implementar um novo modelo de hélice para geração de energia limpa.  Coletar informações de testes realizados em campo.  Avaliar as melhorias após a implantação da hélice modificada.
  5. 5. 2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 – ENERGIA EÓLICA A energia eólica é uma energia que provém dos ventos. A nomenclatura eólica é proveniente da palavra em Latim aeolicus, em referência a Éolos, ou seja, o Deus dos ventos na mitologia grega. Ela é aproveitada desde a antiguidade para mover barcos, através de suas velas, ou até mesmo mover moinhos, convertendo-se em energia mecânica para gerar movimento de suas pás, realizando a moenda de grãos e também o bombeamento de água. Há mais de 5.000 anos os Egípcios utilizavam os ventos para navegação no rio Nilo. Já os moinhos de vento mais antigos foram utilizados pelos Persas e depois aperfeiçoados séculos depois pelos Holandeses, (Wikipédia, 2010). Devido à crise do Petróleo em 1970, houve um grande incentivo para as fontes de energia renováveis, impulsionando a pesquisa pela conversão de energia eólica para elétrica. Sendo assim, temos que: As energias renováveis representaram mais de 85,4% da energia produzida internamente e utilizada no Brasil, segundo dados preliminares do Balanço Energético Nacional 2009, realizado pela Empresa de Pesquisa Energética, (EPE, 2008). Assim como na conversão de energia eólica em mecânica, ela pode ainda ser convertida em energia elétrica, movendo aerogeradores que são grandes turbinas localizadas em lugares com uma incidência muito grande de ventos. Assim sendo, essas turbinas têm um formato de um moinho, ou catavento. Com isso, através de um gerador, produz-se energia elétrica. É necessário o agrupamento de parques eólicos, concentrando uma grande quantidade de aerogeradores, a fim de que o projeto de geração de energia eólica seja viável. Diante disso, temos a seguinte explanação de seu funcionamento:
  6. 6. O vento gira as pás de uma turbina de vento. Este dispositivo é chamado de turbina de vento. As pás da turbina são atadas a um cubo da roda que é montado num cabo giratório. O cabo atravessa uma caixa de transmissão de engrenagem onde a velocidade é aumentada. A transmissão é atada a um cabo de alta velocidade que move um gerador que faz eletricidade. Se o vento estiver demasiado alto, a turbina tem um travão que impedirá as pás de virar demasiado depressa e serem danificadas. Há ainda o problema do que fazer quando o vento não sopra. Nessas alturas, outros tipos de centrais devem ser usados para fazer eletricidade. O vento tem de ter esta velocidade para virar as turbinas de forma suficientemente rápida para gerar eletricidade, (Portal de energias alternativas, 2009). Pode-se levar em consideração de que a energia eólica é uma das mais promissoras, já que é uma energia limpa e renovável, podendo vir a gerar energia elétrica em pequenos lugares remotos, onde não há condições de abastecimento com a energia elétrica. A energia eólica vem crescendo no mundo, sobretudo no Brasil, assim como registram as pesquisas, conforme segue: Em 2009 a capacidade mundial de geração de energia elétrica através da energia eólica foi de aproximadamente 158 gigawatts (GW), o suficiente para abastecer as necessidades básicas de dois países como o Brasil, (GWEC, 2009). Os EUA lideram o ranking dos países que mais produzem energia através de fonte eólica. O total instalada nesse país ultrapassa os 35 GW. Atrás deles vem a Alemanha, com cerca de 26 GW instaladas, e a China, com 25 GW, (GWEC, 2009). Os custos de implantação de uma usina eólica são altos, mas em contrapartida, a manutenção é baixa e consequentemente o custo de combustível é zero. Apesar da grandiosidade de um moinho, a técnica utilizada
  7. 7. é a mesma que os antigos se apropriaram. Contudo, essa tecnologia poderá ser implantada pelas Turbovelas, ou a Voluta Vertical que funcionam capturando ventos de baixa pressão ao passarem nos rotores axiais, seguramente protegidos em seu interior. Essa tecnologia é uma realidade que tanto pode ser inserida no meio ambiente terrestre como no marinho, (Portal de energias alternativas, 2009). As vantagens de se utilizar a energia eólica são inúmeras, sendo algumas delas a de preservar os recursos hídricos; compatibilidade com outros usos do terreno, podendo vir a alavancar a economia rural; não produz resíduos tóxicos; energia renovável, confiável e eficiente; mais econômica fonte de conversão em energia elétrica de grande escala; dentre outros benefícios, (Portal de energias alternativas, 2009). 3 - METODOLOGIA Será fabricado numa oficina mecânica o novo modelo de hélice, que por sua vez foi projetada com fundamentos básicos de Engenharia Mecânica. O novo modelo será fabricado no material INOX 304L, pois proporciona maior vida útil ao equipamento, pois o mesmo deverá ser instalado próximo ao mar. A nova hélice será constituída de três pás conjugadas num cubo centralizador, as quais serão defasadas em 120°. Sendo que essas pás serão côncavas, portanto terão maior capacidade de captação de volume de ar. Posteriormente, serão transportadas para a região de Regência, onde serão instaladas três geradores de energia eólica com a nova hélice implementada. Serão utilizadas para monitoramento, três baterias receptoras de carga, provinda da geração de energia, as quais serão monitoradas de forma on-line através de um microcomputador instalado no centro de pesquisa de geração de energia eólica em Linhares – ES. Deverão também ser instalados dispositivos de monitoramento da velocidade do ar, umidade, direção do vento e temperatura. Sendo que todas as medições também serão monitoradas de forma online para que sejam utilizadas como referências na análise conclusiva da geração de energia eólica. O monitoramento e levantamento de dados serão salvos automaticamente num disco rígido instalado no microcomputador, que posteriormente serão analisados pela equipe técnica do projeto.
  8. 8. Segundo CERVO BERVIAN,(2006, página 28) “[...] O método científico quer descobrir a realidade dos fatos, e estes, ao serem descobertos, devem, por sua vez, guiar o uso do método”. A metodologia da pesquisa num planejamento deve ser entendida como conjunto detalhado e seqüencial de métodos e técnicas científicas a serem executados ao longo da pesquisa, de tal modo que se consiga atingir os objetivos inicialmente propostos e, ao mesmo tempo, atender aos critérios de menor custo, maior rapidez, maior eficácia e mais confiabilidade da informação (BARRETO; HONORATO, 1998) A pesquisa tem fundamentação aplicada, pois tem a finalidade de implantar o sistema de energia eólica na região de Regência – Linhares – ES, visando o beneficio da população. No caso dessa pesquisa, trata-se de um estudo de natureza quali-quantitativa. Pois os resultados serão analisados e interpretados de forma que seja elaborado uma planilha com dados estatísticos, visando o tratamento das informações por meio de técnicas estatísticas. Para o alcance dos objetivos a pesquisa será do tipo campo / Levantamento / descritiva de acordo com (CERVO, 2006, PÁGINA 61). A pesquisa descritiva observa, registra, analisa e correlaciona fatos ou fenômenos (variáveis) sem manipulá-los. Procura descobrir, com a maior precisão possível a freqüência com que o fenômeno ocorre, sua relação e conexão com outros, sua natureza e suas características. A pesquisa será desenvolvida em campo de forma experimental, com levantamento de dados de forma que a coleta dos dados possa ser analisada posteriormente para a elaboração do relatório final. Indo de encontro com o autor (CERVO, 2006, PÁGINA 63) [...] “a pesquisa experimental caracteriza-se por manipular diretamente as variáveis relacionadas com objeto de estudo”.
  9. 9. . 4 - CRONOGRAMA Etapas do Trabalho 2011 Meses Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Revisão do projeto pesquisa Levantamento bibliográfico Estudo e catalogação dos documentos bibliográficos Identificação da amostra Coleta de dados Organização dos Dados Análise e interpretação final dos resultados obtidos Descrição dos dados encontrados Preparação do texto final Digitação e revisão do texto Impressão e entrega do texto
  10. 10. REFERÊNCIAS PULLEN, Angelika. Global installed wind power capacity 2008/2009 by GWEC. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_eolica>. Acesso 18/04/2010. Via Comercial disponível em: <http://www.viacomercial.com.br/2010/02/04/gasto-de-energia-no-brasil-e- recorde-com-calor>. Acesso 18/04/2010. Com aquisição, EDP dá 1° passo em energia eólica no Brasil. Lusa Economia, SÃO PAULO, 2008. UOL Disponível em: <http://economia.uol.com.br/ultnot/lusa/2008/06/12/ult3679u3945.jhtm>. Acesso 04/11/2009. ABDALA, Vitor. Brasil aumentou em 77% capacidade de geração de energia eólica. SÃO PAULO, 2010. Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/folha/ambiente/ult10007u689283.shtml>. Acesso 18/04/2010. Portal de energias alternativas disponível em: <http://www.energiasealternativas.com/energia-eolica.html>. Acesso 18/04/2010. CERVO, Amado L.; BERVIAN, Pedro A. Metodologia Científica sexta edição. SÃO PAULO, SP. 2009. Pearson Education, Empresa Cidadã.

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